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1、,喷油螺杆式空压机组的系统结构分析及故障判别,摘要： 本文通过对INGERSOLL-RAND喷油螺杆式空气压缩机系统的组成及原理分析，为喷油螺杆式空气压缩机组的运行、维护和检修提供理论支持。为检修后的空压机提供验收质量标准。,目前，采油平台供仪表用气和气动设备用气的空压机有往复式和旋转式两种。而旋转式空压机又以INGERSOLL-RAND喷油螺杆式空压机居多。这种空压机主要有SSR MH37型、MH45型、MH50型、M55/MH55型、M75/MH75型等几种型号。它们的共同特点是：低噪声箱式结构，无振动，无需基础，安装简单；PLC控制，操作方便，配有气量自动调节控制系统；100%连续无故障
2、运行能力强；设计结构简单，运行稳定可靠；无泄漏设计，可靠耐用，易损件少，维护保养少。空压机运行到一定时间后，必须进行必要的保养和维修。有时由于操作失误或系统原因导致机组异常停机，这时需要对空压机进行解体检修。这样就必须掌握这种空压机的结构特点及系统原理，才能对空压机进行较为全面的维护和保养。本文将通过较为详细的介绍和分析喷油螺杆式空压机组的结构特征，摸清设计意图，为喷油螺杆式空压机组的维修提供比较完善的技术资料。,1. 前言,2. 喷油螺杆式空压机组的组成和工作原理,SSR空压机是电机驱动，单级压缩的螺杆空压机，加上后处理装置及底座，成为完善的系统。系统简图如图1所示，主要有以下几部分组成：,
3、2.1 进气过滤系统,即空气过滤器，保证进入压缩机的空气清洁。当空气过滤器指示仪显示红色时，空滤器需要更换。更换空滤芯时，先松开翼形螺母，取下盖子，小心拆除旧滤芯，安装新滤芯，注意不要让灰尘进入气阀。空气滤芯每隔2000小时更换一次，可以保持进气的清洁。,2.2 压缩机和电机总成,压缩机体为喷油双螺杆式，其结构及工作原理下文专门论述。驱动电机为三相异步电机，有开式和封闭式。开式电机冷却效果较好，但在海上运行空气湿度大，有盐雾，待机过程中绝缘容易受损。最好采用闭式防暴电机，可以提高机组的整体使用寿命。,2.3 带冷却器的压力润滑系统（如图2所示）,图2 滑油冷却系统,主要由滑油冷却器、温控阀、滑
4、油过滤器、断油电磁阀及管线组成。压缩机排气进入油气分离器后，滑油的温度与排气温度一致，通过散热器将滑油温度降为合理的温度，再进入压缩机循环使用。由于排气温度需要控制在一定范围内，既要保证滑油性能又要使空气中的水分不发生凝结。温度低了，水分凝结会使油乳化，降低其性能。一般滑油温度控制在70100，不超过120。INGERSOLL-RAND SSR系列空压机多数在8090范围内。温控阀的作用是保持滑油温度为一恒定值，一般温控阀在75左右打开。油过滤器安装在油冷却器与温控阀之后。其作用是滤去油中的颗粒、粉尘和杂质，保证转子可靠运行。其过滤精度为20，可以单独更换，在其顶部有一压差发迅装置，当压差超过
5、0.5bar时，控制盘上的指示灯点亮，提示更换滑油滤器。断油电磁阀在启动时打开，停机时关闭。保证机组停机后，压力油倒灌入压缩机体，从进气口喷出，污染损坏空气滤器。,2.3 带冷却器的压力润滑系统（如图2所示）,2.4 油气分离系统及后冷却器、水分离器和排放系统（如图3所示）,图3 空气及冷却系统,主要由油气分离器、最小压力阀、滤网和节流孔、安全阀、冷却器、水分离器和排放管线组成。油气分离器筒体内的压力由压缩机压缩空气和油混合物产生。油气混合物进入分离器后，油在重力作用下存在于容器下部，气体则经过分离芯从容器顶部通过最小压力阀排出。最小压力阀的作用是在油气分离器内形成油循环的最小压力，同时在停机
6、时有止逆功能，防止管网中的压缩空气向分离器内倒灌。最小压力阀只有分离器内压力超过一定值时才能打开，保持分离器内的压力，保证分离效果。其打开压力值一般为4bar。,2.4 油气分离系统及后冷却器、水分离器和排放系统（如图3所示）,2.5 气量控制系统 INGERSOLL-RAND喷油螺杆式空压机具备三种控制方式，以满足不同用气量的用户。,2.5.1 ON/OFF LINE加载/卸载控制 在此控制模式下，进气碟阀处于全开或全关的位置。当机组加载运行时，INTELLISYS（智能控制系统）使得加载电磁阀和放气电磁阀得电，进气阀全开，放气阀全关，压缩机满载运行。当机组卸载运行时，INTELLISYS（
7、智能控制系统）使得加载电磁阀和放气电磁阀失电，进气阀全关，放气阀全开，压缩机空载载运行。最小压力阀关闭，压缩空气不能回流。压缩机以最小功率运行，直到压力降至压力开关下限，系统重新工作，加载开始。,2.5.2 MOD/ACS调节/自动控制 当机器在调节/自动控制模式中运行时就自动不再执行ON/OFF LINE控制模式。如果空压机在3分钟内完成3次加载/卸载循环，智能控制系统便可确定对空气压缩量需求很高，并切换到调节阀控制模式，通过调节气量来满足压缩空气的需求。 2.5.3 MODULATION ONLY单一调节 这是一种容量调节控制方式，加载时，INTELLISYS（智能控制系统）使得加载电磁阀
8、和放气电磁阀得电同时使调节电磁阀得电，这样就把经调节阀调节的压力连接到进气阀上，随着系统压力升高到调节阀设定点附近，此调节压力下降，使进气阀对气流节流。调解阀控制气量为额定气量的60%。如果系统压力继续升高，空压机将在起跳压力设定点上卸载。如果系统压力跌到回跳压力设定点一下，空压机将在调节阀控制模式中加载。,2.6 电气控制及仪表系统 SSR空压机电气控制系统以INTELLISYS（智能控制系统）为核心。主要有INTELLISYS智能控制器、控制变压器和保险丝、电机启动器、辅助触点和过载继电器、冷却风扇启动器和过载继电器。空压机控制系统主要功能有： 2.6.1 自动卸载启动 2.6.2 ON/
9、OFF LINE 气量控制 2.6.3 卸载停机 2.6.4 自动启动/停机 2.6.5 空压机故障报警 2.6.6 空压机故障报警停机 2.7 保护系统 主要有排气压力高、排气温度高停机，电机过载保护，热敏电阻继电器保护等。,3.1 喷油螺杆式压缩机的结构 喷油螺杆式压缩机主要由两根螺杆及气缸组成密封的系统。阳螺杆为主动螺杆，阴螺杆为从动螺杆。转子承受的轴向力方向由排气端指向进气端，轴向力由一对圆锥滚子轴承承受，安装在非驱动端。转子承受的径向力由圆柱滚子轴承承受，安装在转子驱动端，是自有端，以消化转子热膨胀量。电机通过增速齿轮带动阳螺杆，阳螺杆带动阴螺杆，其啮合间隙侧间隙和顶间隙为0.050
10、.10mm，螺杆与气缸的间隙0.10mm，螺杆端面与气缸端面间隙0.050.08mm。,3. 喷油螺杆式压缩机的结构和工作原理,图2 喷油螺杆式压缩机结构图,1气缸 2传动齿轮 3圆柱滚子轴承 4阳螺杆 5定位销 6调整垫片 7轴承座 8推力轴承 9轴承端盖 10阴螺杆,3.2喷油螺杆式压缩机的工作原理,螺杆压缩机的工作过程分吸气、密封、压缩、排气四个阶段。进气使阳螺杆与阴螺杆啮合脱开，空间增大，形成负压，此位置刚好在进气口，空气进入螺杆间隙。螺杆继续旋转，气体封在螺杆与气缸形成的密封空间内，阳螺杆相当于活塞，阴螺杆相当于缸套，气体被推向排气端并不断压缩，当螺杆旋转至出口时，封在螺杆中的气体排
11、除，从而完成一个循环。喷油螺杆式压缩机工作时，本身产生的压力驱动润滑油循环，滑油不断喷入螺杆气缸和前后轴承，既带走压缩空气产生的热量，又对螺杆起到润滑和密封作用，所以，螺杆的工作寿命很长。只要日常保养好，可以连续运转三倒五年一次大修。,4. 常见故障，故障特征，解决措施,结论 通过对喷油螺杆空压机工作过程的分析，对其结构特点和工作原理的论述，可以看出，喷油螺杆空压机涉及的专业知识较多，包括旋转机械、空气动力学、流体力学、传热学、自动控制等方面的知识。对于维修来说，可以不考虑其流体的工作过程，只掌握其主要的工作原理和运行规律就行。 如果要做好维护保养和维修设备，首先要掌握设备运行的原理，其次要积累设备运行的资料，只有这样才能更准确的判断设备的故障。喷油螺杆空压机的结构特点决定了其连续工作的可靠性，这种可靠性需要定期的维护、保养，降低并消除故障隐患，延长其使用寿命，减少平均无故障时间。 任何一种设备，只有充分了解它，才能更好的驾驭它。本文就是为了让维修人员从根本上了解喷油螺杆空压机，将维修过程中的实践经验上升为理论，以理论为基础，去分析判断检修中遇到的各种问题，不断提高维修水平和维修质量，为海上设备的正常运转保驾护航。,
